線性光耦合器的典型產(chǎn)品及主要參數(shù)見表1,這些光耦均以光敏三極管作為接收管。
在開關(guān)電源的隔離中,以及設(shè)計(jì)光耦反饋式開關(guān)電源時必須正確選擇線性光耦合器的型號及參數(shù), 除了必須遵循普通光耦的選取原則外,還必須遵循下列原則:
1、光耦合器的電流傳輸比(CTR)的允許范圍是50%~200%。這是因?yàn)楫?dāng)CTR<50%時,光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF>5.0mA),才能正常控制單片開關(guān)電源IC的占空比,這會增大光耦的功耗。若CTR>200%,在啟動電路或者當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時,有可能將單片開關(guān)電源誤觸發(fā),影響正常輸出。
2、若用放大器電路去驅(qū)動光電耦合器,必須精心設(shè)計(jì),保證它能夠補(bǔ)償耦合器的溫度不穩(wěn)定性和漂移。
3、推薦采用線性光耦合器,其特點(diǎn)是CTR值能夠在一定范圍內(nèi)做線性調(diào)整。
上述使用的光電耦合器時工作在線性方式下,在光電耦合器的輸入端加控制電壓,在輸出端會成比例地產(chǎn)生一個用于進(jìn)一步控制下一級電路的電壓,是單片機(jī)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制,對電源輸出起到穩(wěn)壓的作用。
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開關(guān)電源中光電耦合器電路的設(shè)計(jì)
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在圖2的開關(guān)電源中我們采用的電壓環(huán)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定輸出,選用NEC公司的PS2501光電耦合器作為輸入采樣、反饋信號、輸出驅(qū)動與單片機(jī)之間隔離器件,一方面光電耦合器可以起到隔離兩個系統(tǒng)地線的作用,使兩個系統(tǒng)的電源相互獨(dú)立,消除地電位不同所產(chǎn)生的影響。另一方面,光電耦合器的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動器件,可以形成電流環(huán)路的傳送形式,電流環(huán)路是低阻抗電路,對噪音的敏感度低,提高了系統(tǒng)的抗干擾能力,起到了電磁兼容和隔離抗干擾的作用,不會因?yàn)殡娐分械母哳l電流的電磁干擾對單片機(jī)產(chǎn)生干擾,同時消除了電磁干擾而引起開關(guān)管誤觸發(fā)造成的損壞,而且線性度也比較好。所以在圖2中,單片機(jī)與模擬電路分別使用相互獨(dú)立的電源,COM1與COM2是兩個不同的電源地,以消除模擬電路對單片機(jī)的干擾。
TL431是一個基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器電路,它可以作為低溫度系數(shù)的可編程參考放大器使用,允許灌入電流大100mA。在TL431內(nèi)部是一個2.5V的基準(zhǔn)電壓,因而它的參考端輸入電壓可由直流輸出電壓的分壓來提供,可使它呈現(xiàn)優(yōu)良的工作狀態(tài)。它具有很低的輸出噪聲和僅為50ppm/C的溫度系數(shù)。用來作參考基準(zhǔn)電源十分理想。在圖2中電阻R11和電容C6組成的阻容網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用電路中是必不可少的,它主要用于品率補(bǔ)償。
為了徹底阻斷干擾信號進(jìn)入系統(tǒng),不僅信號通路要隔離,而且輸入或輸出電路與系統(tǒng)的電源也要隔離,即這些電路分別使用相互獨(dú)立的隔離電源。對于共模干擾,采用隔離技術(shù),即利用變壓器或線性光電耦合器,將輸入地與輸出地?cái)嚅_,使干擾沒有回路而被抑制。在開關(guān)電源中,光電耦合器是一個是非重要的外圍器件,設(shè)計(jì)者可以充分的利用它的輸入輸出隔離作用對單片機(jī)進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì),并對變換器進(jìn)行閉環(huán)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。